Tekoäly
Voivatko virtausakut pienentää AI-datakeskusten sähkökustannuksia?
Lisää Securities.io suosikkilähteisiisi Google-palvelussa
Vuosia jatkuneen laskentateholaitteiden, kuten grafiikkasuorittimien ja muistin, pulan jälkeen ja juuri kun pula on helpottamassa, datakeskusten rakentamista hidastaa uusi pullonkaula: energia. Uudet datakeskushankkeet vaativat paljon laskentatehoa ja kuluttavat siksi myös runsaasti sähköä.
Tämän vuoksi useimmat sähköverkot eivät pysty vastaamaan tähän äkilliseen, useiden gigawattien kysyntäpiikkiin. Teoriassa uusiutuva energia voisi tarjota vaihtoehdon, etenkin kun aurinko- ja tuulivoima ovat halventuneet huomattavasti viime vuosina.
Uusiutuvan energian tuotanto on kuitenkin usein vaihtelevaa, eikä aurinkovoima luonnollisestikaan tuota sähköä öisin. AI-datakeskusten on silti toimittava jatkuvasti, ja niiden käyttövarmuuden on oltava niin korkea (”viisi tai kuusi ysiä” eli 99,9999 %), ettei sähkökatkoja voida hyväksyä.
Vaihtoehtona voi olla energian varastointi, jolla voidaan sekä kattaa yötuntien energiantarve että kompensoida tuotannon vähenemistä vähäaurinkoisina päivinä. Jos tämä onnistuu, erilliset mikroverkot voivat sitten tuottaa datakeskuksille sähköä ja poistaa tämän pullonkaulan kokonaan.
Sejong Universityn kahden tutkijan uusi tutkimus selvitti, mitkä energian varastointiteknologiat sopivat parhaiten AI-datakeskuksille, jotka käyttävät uusiutuvaan energiaan perustuvaa, sähköverkosta riippumatonta mikroverkkoa.
Tutkijat havaitsivat, että vanadiinin redoksivirtausakut voisivat sopia tähän käyttötarkoitukseen parhaiten, vaikka vaikuttaa myös siltä, että litiumioniakkujen kilpailukyky paranee datakeskuksen kuormituksen kasvaessa. Tutkimuksessa verrataan näitä vaihtoehtoja myös vetykäyttöiseen varavoimaan ja vauhtipyöriin.
Tutkijat julkaisivat tuloksensa lehdessä Journal of Engineering Research1 otsikolla ”Energian varastointiteknologioiden vertaileva teknis-taloudellinen arviointi sähköverkosta riippumattomassa, uusiutuvaan energiaan perustuvassa mikroverkossa AI-datakeskuksia varten”.
AI:n valtava sähköntarve
Toisin kuin aiempien sukupolvien datakeskukset, AI-datakeskukset muistuttavat sähkönkulutukseltaan enemmän raskasta teollisuutta. Esimerkiksi hyperskaalan AI-datakeskukset voivat vaatia yli 100 MW:n tehon, mikä vastaa noin 100 000 kotitalouden vuotuista sähkönkulutusta. Monet uusimmista datakeskuksista tähtäävät gigawattien teholuokkaan, mikä vastaa miljoonan kotitalouden kulutusta tai riittää kuluttamaan suuren ydinvoimalan koko sähköntuotannon.
Säilyttääkseen ESG-profiilinsa hyperskaalaajat ja teknologiayritykset pyrkivät hankkimaan tarvitsemansa sähkön vähähiilisistä lähteistä.
”Kansainvälisen energiajärjestön (IEA) mukaan uusiutuvalla energialla odotetaan katettavan noin 50 % datakeskusten lisäsähkön kysynnästä vuoteen 2035 mennessä. Suuret teknologiayritykset, kuten Google ja Microsoft, ovat ilmoittaneet tavoittelevansa ympärivuorokautista hiilivapaata energiaa vuoteen 2030 mennessä. Tavoitteena on sovittaa sähkönkulutus ja hiilivapaan sähkön tuotanto yhteen reaaliajassa.”
Energiavarastointivaihtoehtojen simulointi
Realistisen, sähköverkosta riippumattoman AI-datakeskuksen rakentaminen
Tutkimuksessa arvioidaan hypoteettista, uusiutuvaan energiaan perustuvaa ja sähköverkosta riippumatonta AI-datakeskusten mikroverkkoa alueen Taebaek, Etelä-Korea olosuhteissa. Vuoristoinen sijainti on eduksi: kesän keskilämpötila on noin 26,0 °C ja talven alin keskilämpötila noin −9,6 °C, mikä luo suotuisat olosuhteet datakeskusten jäähdytystarpeen vähentämiselle.
Alueen toinen etu on se, että tuulivoimatuotanto saavuttaa huippunsa talvella, jolloin aurinkosähkön tuotanto on vähäisempää. Näin järjestelmä pystyy tasapainottamaan energiantuotantoaan vuodenaikojen mukaan.
Tutkimuksessa tarkastellaan integroitua sähkönsyöttöjärjestelmää, joka koostuu aurinkosähköstä (PV), tuuliturbiineista, vetypohjaisesta varastoinnista ja kolmesta energian varastointijärjestelmän (ESS) vaihtoehdosta: litiumioniakuista, vanadiinin redoksivirtausakuista (VRFB) ja vauhtipyörästä.
Vetyenergian varastointialijärjestelmään kuuluu elektrolyyseri, H₂-säiliö ja polttokenno. Se sisältyy järjestelmään pitkäaikaista varastointia varten ja uusiutuvan sähkön ylijäämän hyödyntämiseksi.
Mikroverkon optimointiohjelmistoa HOMER Pro käytettiin komponenttien mitoituksen optimointiin ja eri energian varastointijärjestelmiin perustuvien kokoonpanojen taloudellisen suorituskyvyn vertailuun.
Tarkan simulaation suunnittelu
Datakeskusten peruskuorma pysyy yleensä suhteellisen tasaisena läpi vuoden, sillä palvelimet, jäähdytysjärjestelmät ja niitä tukeva sähköinfrastruktuuri toimivat jatkuvasti keskeytymättömän palvelun ylläpitämiseksi. Todellisten käyttöolosuhteiden vähäisen vaihtelun huomioimiseksi malliin lisättiin tuntikohtaiseksi kuormituksen vaihteluksi ±5 % ja päivittäiseksi vaihteluksi ±3 %.
Taloudellisissa oletuksissa hankkeen käyttöiäksi asetettiin 25 vuotta, odotetuksi inflaatioksi 2,0 % ja nimelliseksi diskonttokoroksi 2,5 %. Näiden perusteella reaaliseksi diskonttokoroksi laskettiin 0,49 %.
Kunkin energian varastointijärjestelmän investointi-, uusimis- sekä käyttö- ja kunnossapitokustannuksia muutettiin samanaikaisesti 80, 100 ja 120 prosenttiin niiden perusarvoista, ja järjestelmä optimoitiin uudelleen kussakin tilanteessa.
Jäähdytyksen tehokkuuden paranemista kuvaavana yksinkertaistettuna skenaariona arvioitiin tilannetta, jossa 1 MW:n datakeskuksen koko laitoksen sähkönkulutusta vähennettiin 5 prosenttia.
Kullekin mahdolliselle ratkaisulle valitulla energian varastointijärjestelmällä on omat etunsa:
- Litiumioniakkujen etuja ovat korkea hyötysuhde ja nopea vaste lyhyt- ja keskipitkäkestoisessa tasapainotuksessa.
- VRFB-akut soveltuvat parhaiten teho- ja energiakapasiteetin itsenäiseen skaalaukseen sekä pitkäkestoiseen varastointiin ja toistuviin syväpurkauksiin.
- Vauhtipyörät tarjoavat nopean vasteen suureen tehontarpeeseen ja soveltuvat lyhytkestoiseen energiavarastointiin.
Vuotuinen kapasiteettivaje rajattiin enintään 2 prosenttiin. Käyttöreservin vaatimuksiksi asetettiin 10 prosenttia kulloisestakin kuormasta, 80 prosenttia aurinkosähkön tuotannosta ja 50 prosenttia tuulivoiman tuotannosta.
Tämä on suunnittelutason vertailu, ei osoitus kriittisten toimintojen edellyttämästä luotettavuudesta. Vuotuinen kattamatta jäänyt sähkönkysyntä oli litiumioniakuilla 1,18 prosenttia, VRFB-akuilla 0,684 prosenttia ja vauhtipyörillä 0,588 prosenttia. Nämä prosenttiosuudet kuvaavat kattamatta jäänyttä energiantarvetta, eivät käyttökatkoja, eikä niitä voi muuntaa suoraan käytettävyysluvuiksi. Mallissa käytetään lisäksi yksinkertaistettua kuormitusprofiilia sen sijaan, että siinä simuloitaisiin erikseen GPU-kuormituksen ja jäähdytystarpeen vaihtelua.
Ihanteellisen uusiutuvan mikroverkon yhdistelmän löytäminen
Litiumioniakkukokoonpanoa analysoitaessa taloudellisin ratkaisu oli käyttää näitä akkuja yhdessä täysimittaisen vetyjärjestelmän kanssa.
”Litiumioniakkuratkaisun optimaalinen järjestelmä koostui 4 443 kW:n aurinkosähköjärjestelmästä, viidestä tuuliturbiinista, 500 kW:n elektrolyyseristä, 500 kg:n vetysäiliöstä, 2 000 kW:n polttokennosta, 1 284 kW:n muuntimesta ja akustosta, jonka kapasiteetti oli 14 600 kWh.”
Vauhtipyörien kohdalla ongelmana on niiden rajallinen kapasiteetti. Sen vuoksi pitkäkestoinen tasapainotus on siirrettävä uusiutuvan energian tuotannon ja vetyjärjestelmän vastuulle. Litiumioniakkuratkaisuun verrattuna tämä edellyttää 7 000 kW:n elektrolyyseriä ja 7 000 kg:n H₂-säiliötä, mikä kasvattaa vetykomponentin järjestelmän kokonaismittakaavan peräti 12-kertaiseksi.
Tämä eroaa huomattavasti vanadiiniredoksivirtausakuista. Optimaalisessa VRFB-kokoonpanossa oli huomattavasti suurempi energiavarastointikapasiteetti (35 271 vs. 14 600 kWh) ja pienempi polttokennon (FC) kapasiteetti (500 vs. 2 000 kW).
Muutos johtuu siitä, että redox-virtausakut pystyvät varastoimaan energiaa litiumioniakkuja pidempään. Näin ne hoitavat osan vedyn tehtävästä ja vähentävät suurten elektrolyyserien ja polttokennojen tarvetta.
Siksi VRFB-järjestelmien tasoitettu energiakustannus (LCOE) on pienin: 0,1427 $/kWh. Litiumioniakkujen vastaava luku on 0,2106 $/kWh ja vauhtipyöräjärjestelmien 0,3721 $/kWh.
Kokonaiskustannukset jäivät alhaisiksi, koska VRFB-kokoonpano menestyi kaikilla toiminnan osa-alueilla muita paremmin. Sen alkuinvestointi-, uusimis-, käyttö- ja kunnossapitokustannukset sekä vuotuiset käyttökustannukset olivat pienimmät.
Mitä se maksaa?
Optimaalisen VRFB-pohjaisen järjestelmän nettonykykustannus (NPC) oli yhteensä
29 135 914 dollaria. Suurin kustannuserä olivat tuuliturbiinit, 13 460 283 dollaria, joita seurasivat vanadiiniredoksivirtausakut (7 396 824 dollaria) ja aurinkopaneelit (5 613 025 dollaria).
Tässä ratkaisussa tuuliturbiinit tuottivat 80,4 prosenttia kaikesta sähköstä ja toimivat ensisijaisena energianlähteenä, kun taas aurinkosähkön osuus oli 18,8 prosenttia ja sen rooli täydentävä.
Vetykäyttöisen polttokennon osuus sähköntuotannosta jäi alle 1 prosentin, ja sitä käytettiin enimmäkseen varavoimana.
”Vaikka järjestelmä oli vahvasti riippuvainen tuuliturbiineista, sen häiriönsietokykyä tukivat aurinkosähkön ja tuulivoiman vuodenaikainen täydentävyys sekä energian varastointijärjestelmän ja vetyjärjestelmän yhteiskäyttö. Ne auttoivat tasaamaan lyhytaikaisia vaihteluita ja kattamaan uusiutuvan energiantuotannon pitkittyneitä vajeita.”
Keskeiset huomiot sijoittajille
Litiumioniakkujen tuotannon mittakaavaedut ovat pitkään tehneet niistä ensisijaisen vaihtoehdon energian varastointijärjestelmien nopeaan käyttöönottoon.
Litiumioniakkuteknologia on kuitenkin pohjimmiltaan suunniteltu tarjoamaan suuri energiatiheys pienessä ja kevyessä koossa. Tilavuudella ja painolla ei ole merkitystä kiinteissä energiavarastoissa, käytettiinpä niitä sähköverkon vakauttamiseen tai erillisissä mikroverkoissa.
Sen sijaan pitkä varastointiaika, pienemmät investointikustannukset ja pidempi käyttöikä vaikuttavat kaikki tasoitettuun energiakustannukseen (LCOE) ja taloudellisuuteen sekä antavat vaihtoehtoisille akkukemioille mahdollisuuden kilpailla.
Lisäksi näitä vaihtoehtoisia akkuja ei ole vielä valmistettu massatuotantona suuressa mittakaavassa. Siksi LCOE-arvon odotetaan laskevan edelleen, kun tuotantomäärät kasvavat.
Siksi vanadiinivirtausakkujen kaltaiset uudet akkukemiat voivat laajentua seuraavaksi muihin käyttökohteisiin kuin koteihin ja sähköautoihin. Kehityssuunta on se, että energiavarasto sovitetaan käyttökohteeseen sen sijaan, että oletettaisiin yhden akkukemian hallitsevan kaikkia käyttökohteita.
Tästä voi tulla kannattava sijoitus, jos valitsee oikean yrityksen ja oikean teknologian. Tekoälyn datakeskusten rakentaminen kaipaa kipeästi parempia vaihtoehtoja energiansaannin turvaamiseksi.
Sijoittajien on kuitenkin syytä muistaa, että litiumioniakkujen lisäksi on monia muitakin akkukemioita, eikä vaihtoehtoja ole vain vanadiiniredoksivirtausakkujen muodossa, kuten aihetta käsittelevässä raportissamme todetaan. Tutkimuksessa tehty laskelma toimi parhaiten, kun uusiutuvasta energiasta suurin osa tuotettiin tuulivoimalla. Aurinkovoimapainotteinen energiapaletti voi tuottaa erilaisia tuloksia ja suosia muunlaisia energianvarastointijärjestelmiä.
Sijoittaminen virtausakkuihin
Invinity Energy Systems
IES Hintakaavio
Vuonna 2020 redT Energyn ja Avalon Batteryn yhdistyessä perustettu Invinity Energy Systems on johtava maailmanlaajuinen sähköverkkoon soveltuvien vanadiinivirtausakkujen (VFB) valmistaja.
Vankemman rakenteensa ansiosta (käyttöikä yli 30 vuotta) yhtiön VFB-akkujen koko käyttöiän aikainen energian läpivirtaus on 3,8-kertainen litiumioniakkuihin verrattuna.
Akkujen käyttöikä vastaa myös aurinko- ja tuulivoimaloiden käyttöikää, joten ne sopivat luontevasti yhteen uusiutuvan energian tuotannon kanssa.
Lähde: Invinity
Akkujen kestävyys perustuu niiden toimintaperiaatteeseen, jossa nestereaktio on täysin palautuva. Näin järjestelmässä ei ole litiumioniakkujen tyypillisiä vikaantumiskohtia: ei metallin saostumista, dendriittejä eikä faasimuutoksia. Myös turvallisuus paranee huomattavasti, sillä lämpökarkaamisen riskiä ei ole lainkaan, klooria ei vapaudu kaasuna eikä oikosulku aiheuta lämpötapahtumien riskiä.
Yhtiö on ottanut maailmanlaajuisesti käyttöön akkukapasiteettia yhteensä 9 GW yli 90 hankkeessa. Niihin kuuluu Kanadan suurin virtausakkujärjestelmä, Albertassa sijaitseva 8,4 MWh:n Chappice Laken aurinko- ja varastointihanke, 20,7 MWh:n vanadiinivirtausakkujärjestelmä Copwoodin VFB-energiakeskuksessa East Sussexissa, Yhdistyneessä kuningaskunnassa sekä tuleva 43 MWh:n kauppa, jossa yhtiö toimittaa Endurium-vanadiinivirtausakkujaan Dairyland Power Cooperativelle.
Yhtiön suurin tähän mennessä suunniteltu hanke on FlexBase Laufenburg-hanke Sveitsissä. Sen akkukapasiteetti on 1,5 GWh, ja sitä on tarkoitus kasvattaa myöhemmissä vaiheissa enintään 2,1 GWh:iin.
Sijoittajien on kuitenkin hyvä ottaa huomioon, että kyseessä on yhä hyvin nuori startup-yritys, joka tarvitsee lisärahoitusta toimintansa laajentamiseen.
Tämä näkyi erityisesti osakekurssin jyrkkänä, 38 prosentin laskuna, kun yhtiö ilmoitti keräävänsä 25 miljoonaa puntaa käyttöpääomansa vahvistamiseen ja tuotekehityksen vauhdittamiseen. Summasta 10 miljoonaa puntaa tuli suunnatusta osakeannista institutionaalisille sijoittajille, 12,2 miljoonaa puntaa National Wealth Fundilta ja 2,8 miljoonaa puntaa yleisöannista. Kurssilasku johtui siitä, että uusien osakkeiden hinnaksi asetettiin 10 penceä osakkeelta, mikä oli 43 prosenttia alle senhetkisen markkinahinnan.
Kannattavuuden parantamiseksi ja tulevien rahoituskierrosten tarpeen vähentämiseksi yhtiö tavoittelee 66 prosentin kustannusten alennusta vuoteen 2030 mennessä. Suurimman osan säästöistä on määrä toteutua jo vuoden 2027 loppuun mennessä.
Lähde: Invinity
Sijoittajien kannattaa siis arvioida yhtiön arvostus huolellisesti ja pohtia, onko lokakuun 2026 kurssiromahdus tilaisuus ostaa osakkeita alennuksella vai vakava varoitusmerkki.
(Voit lukea myös artikkelimme ”Kymmenen parasta akkuosaketta sijoituskohteiksi”, jossa esitellään alan vaihtoehtoisia sijoituskohteita)
Invinity Energy Systemsin (IES) osakeuutiset ja viimeisimmät kehityskulut
Viitattu tutkimus
1. Jimin Hong ja Yosoon Choi. Tekoälyn datakeskusten uusiutuvaa energiaa hyödyntävän sähköverkon ulkopuolisen pienoisverkon energianvarastointiteknologioiden vertaileva teknis-taloudellinen arviointi. Journal of Engineering Research. 19. lokakuuta 2026. 10.1016/j.jer.2026.10.038
